اختصاصی بسپار/ آیا گرافن راه حل جادویی برای مشکلات بازیافت پلاستیک است؟

گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر اولین کارخانه بازیافت پلاستیک در سال 1972 و تقریباً همزمان با تشکیل آژانس حفاظت از محیط زیست ساخته شد. اما به رغم ترویج بازیافت پلاستیک – از جمله صرف ده‌ها میلیون دلار در تبلیغات، بازاریابی و کمپین‌های روابط عمومی و همچنین لابی گری برای بازیافت، فناوری لازم برای بازیافت اقتصادی پلاستیک وجود نداشت.

کدهای شناسایی رزین که اکنون همه‌ی ما با آن‌ها آشنا هستیم در سال 1988 معرفی شدند و تجارت جهانی پسماند به طور جدی در اوایل دهه 90 شروع به کار کرد؛ به این صورت که کشورهای توسعه یافته زباله‌های پلاستیکی خود را برای بازیافت به کشورهای کمتر توسعه یافته بفرستند.

اما بازیافت پلاستیک هرگز یک کار محبوب نبوده است. سازمان همکاری اقتصادی و توسعه گزارش داده است که آمار جهانی استفاده از پلاستیک و پسماند در جهان تا سال 2060 تقریباً سه برابر خواهد شد. در عین حال، بازیافت پسماند‌های پلاستیکی از حداکثر 9.5 درصد در سال 2014 به بین 5 تا 6 درصد در سال 2021 کاهش یافته است؛ و مقدار پلاستیکی که بیش از یک بار بازیافت شده است کمتر از 1٪ است.

دلایل زیادی برای توضیح این مشکل وجود دارد. یک دلیل این که جمع آوری و دسته بندی پلاستیک گران است. هفت کد شناسایی مختلف وجود دارد: پلی اتیلن ترفتالات (مثل بطری‌های آب و نوشابه)، پلی اتیلن با چگالی بالا (مثل بطری‌های شیر و شامپو)، پلی وینیل کلراید (مثل سلفون)، پلی اتیلن با چگالی کم (مانند کیسه‌های مواد غذایی)، پلی پروپیلن (مثل ظروف مایکروویو)، پلی استایرن (مانند کارد و چنگال پلاستیکی)، پلی استایرن منبسط شده (مانند ظروف غذای بیرون بر) و پلاستیک‌های کد «سایر» (مانند بطری‌های آب سرد کن).
کد‌های مختلف، دما و چگالی ذوب متفاوتی دارند. بنابراین، اگر با هم ذوب شوند، جدا شده و به صورت لایه‌هایی قرار می‌گیرند. ترکیب حاصل از نظر ساختاری ضعیف است و شکل دادن به آن دشوار است. می‌توان آن‌ها را برای بار دوم ذوب کرد تا جدا شوند؛ اما، هزینه‌ی آن بسیار بالاست.

حتی زمانی که به درستی دسته بندی شده باشد، بیشتر پلاستیک‌ها فقط بین یک تا سه بار قابل بازیافت هستند. زیرا حرارت دادن، زنجیره‌های بسپاری را کوتاه می‌کند و از استحکام و کیفیت آن می‌کاهد. از این رو اصطلاح بدیافت (downcycling متضاد به‌یافت یا upcycling) برای توصیف این فرآیند استفاده می‌شود.
هنگامی که صحبت از پلاستیک‌های مناسب مواد غذایی می‌شود، الزامات سخت بسته بندی نیز از استفاده از مواد بازیافتی جلوگیری می‌کند.

همچنین بحث رنگ نیز وجود دارد. هر نوع پلاستیکی دارای ترکیبی منحصر به فرد از رنگ‌ها و مواد افزودنی است که به ماده‌ی نهایی رنگ‌ها، شکل‌ها، چقرمگی و کیفیت‌های دیگر می‌بخشد. مثلاً برای بازیافت یک بطری نوشابه پلاستیکی سبز روشن، باید آن را با بطری‌های نوشابه دیگر که دقیقاً سایه سبز آن را دارند ذوب کرد.
معنی همه این‌ها این است که اکثریت قریب به اتفاق پلاستیک‌ها، از جمله پلاستیک‌هایی که مردم جدا سازی می‌کنند، در محل‌های دفن زباله ریخته شده و سوزانده می‌شوند یا در اقیانوس ریخته می‌شوند. این موارد با انتشار مواد شیمیایی سمی و آلاینده‌ها، از جمله ریزپلاستیک‌ها همراه است.
یک راه حل جزئی را می‌توان در استفاده از ماده‌ای نسبتاً تازه کشف شده به نام گرافن در مقیاس نانو یافت. افزودن گرافن به پلاستیک تنها با ضخامت یک اتم، نتیجه‌ی دو برابری دارد. اول اینکه استحکام پلاستیک را بهبود می‌بخشد به طوری که دوام بیشتری داشته باشد و بنابراین مدت بیشتری از سطل زباله دور می‌ماند. دوم اینکه قابلیت پلاستیک را برای بازیافت مکرر بهبود می‌بخشد.

هنگامی که گرافن به درستی به قطعات پلاستیکی اضافه شود، می‌تواند مقاومت در برابر ضربه را بهبود ببخشد، سفتی را افزایش دهد و داشتن سطح مقطع نازک تر را امکان پذیر کند که منجر به کاهش مصرف مواد می‌شود. در بیشتر موارد، تنها به مقدار کمی گرافن، حدود 0.1 درصد وزنی، نیاز است که مقرون به صرفه نیز هست.
وقتی صحبت از بازیافت پلاستیک می‌شود، خواص مکانیکی آن‌ها با هر چرخه‌ی فرآورش افت می‌کند. با ترکیب گرافن، پلاستیک بازیافتی می‌تواند استحکام خود را در مقایسه با مواد جدید بازیابد.
علاوه بر این، گرافن بدون در نظر گرفتن رنگ اصلی، رنگ ماده‌ی مخلوط را به رنگ سیاه و یکدست در می‌آورد. به این ترتیب از ناهماهنگی‌ها و ظاهر بد رنگ که اغلب در پلاستیک‌های بازیافتی دیده می‌شود، جلوگیری می‌کند. به این ترتیب نیازی به جداسازی پلاستیک‌ها بر اساس رنگ نیست.
با این حال، همه‌ی انواع گرافن یکسان نیستند، بنابراین یافتن ترکیب مناسب برای دستیابی به نتایج مطلوب مهم است.

 

HydroGraph با سامانه انفجار Hyperion خود نقش مهمی در عرضه گرافن با کیفیت بالا در مقادیر زیاد ایفا می‌کند. این روش شامل پر کردن یک محفظه با هیدروکربن و اکسیژن، مشتعل کردن مخلوط با یک جرقه کوچک است و گرافن در اثر انفجار حاصل تشکیل می‌شود.
گرافن تولید شده با استفاده از این فناوری 99.8 درصد خالص است و از نظر کیفیت و کمیت بی نظیر است. این شرکت در حال حاضر در حال آزمایش در کاربردهای مختلف بسپاری در سراسر جهان است.

 

ویژگی‌های سامانه Hyperion
• می تواند گرافن با تغییرات و ریخت شناسی (morphology)های مختلف تولید کند.
• از نظر مصرف انرژی بسیار کارآمد است.
• به حلال یا مواد معدنی استخراج شده نیاز ندارد.
• به راحتی می‌توان آن را بزرگ کرد.
سامانه HydroGraph Hyperion فشرده و ماژولار است که امکان استقرار آسان و امکان ادغام در خطوط تولید را برای مشتریان در سراسر جهان فراهم می‌کند. به عنوان یک سامانه‌ی بسته عمل می‌کند و مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای را به حداقل می‌رساند. هر دستگاه به اندازه 2 متر در 2 متر است. اما می‌تواند بیش از 10 تن گرافن فراکتال در سال تولید کند که امکان سفارشی سازی با عملکردهای شیمیایی اضافی را نیز دارد.
این روش وابستگی شرکت‌ها به زنجیره‌های تامین خارجی را نیز می‌کاهد. زیرا گرافن را می‌توان مستقیماً در محل تولید کرد.

HydroGraph در حال حاضر سومین شرکت دارای گواهینامه جهانی و تنها تولید کننده‌ی گرافن در قاره آمریکا است که توسط شورای گرافن به عنوان یک سازمان مستقل جهانی تایید شده است. این گواهی شامل بازرسی کامل از تأسیسات تولید، تأیید روش‌ها و حجم تولید و فرآیندهای کنترل کیفیت بر اساس چارچوب طبقه بندی گرافن است.